GSM網絡的提升容量設計方法

隨著GSM移動業務的迅猛發展，在保證通信質量的前提下最大限度地提高GSM網絡容量始終是網絡運營商們孜孜以求的目標。GSM擴容的傳統方法是小區分裂與頻段擴展，但目前得到新的頻譜資源的可能性已經不大，在話務密集地區因受到干擾的限制，小區分裂亦舉步維艱，因而采用更加緊密的頻率復用技術、建立微蜂窩/微微蜂窩、建設GSM900/1800雙頻網絡以及進行網絡優化等已經成為解決GSM網絡容量的重要手段。

　　1小區分裂技術

　　小區分裂技術是增加網絡容量的理所當然的首選方案。GSM建網初期，主要是解決覆蓋問題。在頻譜資源寬裕的地區/時期，隨著用戶的增加，可將原來的小區分裂成更多的覆蓋面積較小的小區或者增加原有小區的載頻數，從而達到擴容的目的。通過小區分裂或新增載頻，全網基站數增加，全網載頻數、信道數、話務量、用戶數等均大幅度增加。小區分裂提高頻譜利用率的關鍵在于減小了單位小區的面積。選擇小區分裂擴容法應遵循以下原則：

　　(1)確保已建基站可繼續使用;

　　(2)應保持頻率復用方式的規則性與重復性;

　　(3)盡量減少或避免過渡區;

　　(4)確保今后可繼續進行小區分裂。

　　全向小區分裂為全向小區的方法主要有1：3分裂法;全向小區分裂為全向及走向小區的方法有：1：7分裂法;全向小區分裂為定向小區的方法有：1×3×4分裂法及1×6×3分裂法;定向小區分裂為定向小區的方法有：六角形邊中心分裂法及六角形頂點分裂法。2.頻段擴展和頻率緊密復用技術

　　頻段擴展當然是擴容的理想手段，但在現有情況下，得到新的頻譜的可能性不大。目前浙江聯通在900MHz頻段有6MHz的資源，除個別熱點地區外，暫時還能基本滿足需要。浙江電信GSM五期擴容后GSM網頻段范圍為：898.6-908.8MHz，共10.2MHz。本次六期擴容原則上計劃將A網頻段延伸至885.0125MHz，GSM網頻段向下擴展至14.4MHz，使用23-94號頻點。目前，浙江電信G網基站在許多地區已十分密集，特別是杭、甫、溫三城市，部分基站間的距離只有四五百米，合適站址的選取已越來越困難。站間距離太近，導致了同頻及鄰頻干擾的增大。此外，天線增益越高，其在垂直面內的波束寬度也就越窄，若站距太近，則移動臺處于天線主波束外的概率大大增加。另外，A網移頻的余地也不是很大，因此，頻譜擴展的空間十分有限。不過，由于GSM采用了諸如GMSK、均衡調制、交織編碼等手段，特別是還提供了其它一些旨在提高頻譜效率的技術，如跳頻、非連續發射(DTX)、功率控制、半速率信　道、分集接收以及移動輔助切換等，從而降低了網絡對同頻與鄰源干擾指標的要求，使得頻率的緊密復用成為可能。

　　(1)跳頻。跳頻就是載頻按某種頻率序列進行跳變，它包括基帶跳頻與射頻跳頻兩種。跳頻的作用是提供了頻率分集，提高了系統的抗干擾、抗衰落能力。

　　(2)非連續發射(fDTX)。采用DTX技術，可降低系統總的干擾水平。

　　(3)功率控制。這也是降低干擾從而提高容量的有效手段。

　　(4)半速率信道。這可使系統容量增加一倍。

　　(5)分集。分集有多種形式，利用分集技術，可以改善系統抗衰落的能力。

　　3.采用更緊密的頻率復用技術

　　在頻段受到限制的情況下，采用更緊密的頻率復用方式無疑是提高系統容量最直接的方法之一。GSM中可以使用的頻率復用方法主要有肝：7小區復用方式、4×3復用方式、3×3復用方式，4×3與3×3的混合復用方式、2×6復用方式、1×3復用方式以及同心圓(Concentric Cell)技術與多重復用MRP(Multiple frequency Pattern)方式等等。

　　(1)7個基站區的復用方式

　　這種7個基站區為一個復用組的復用方式適用于話務量較低或用戶密度較小的地區，一般為全向基站，其D/R=4.58，同頻復用距離較遠。

　　(2)4×3復用方式

　　這是“900MHz TDMA數字公用陸地蜂窩移動通信網絡技術體制”建議采用的復用方式，也是GSM系統中最常用和最典型的復用方式。對于三葉草60度天線，其D/R=6;對于120度天線，其D/R=3.46采用三葉草60度無線時同頻干擾性能更好。

　　(3)3×3復用方式

　　這也是“900MHzTDMA數字公用陸地蜂窩移動通信網絡技術體制”建議采用的復用方式。3×3復用方式與跳頻、DTX、功率控制一起使用，可到同頻干擾要求。但帶寬在6MHz以下時，不能提供足夠的跳頻增益，因此性能不佳。

　　(4)2×6復用方式

　　這是Motrola提出的用以解決高話務地區頻率復用的方法。該方法在不同天線方向上有著不同的頻率復用程度，其D/R小于3×3復用方式。

　　(5)1×3復用方式

　　這一方式是目前最緊密的復用方式，其主要特點為：

　　·適用于頻帶較窄，容量比較集中，不需很多基站的地區;

　　·可在較小的基站數下提供較大容量;

　　·需要采用部分加載方法，即載頻不能用滿，收發信機數目為載頻的一半左右;

　　·需要采用射頻跳頻、功率控制、不連續發射、天線分集等技術，以降低干擾;

　　·不需改變現有網絡結構。

　　不過，雖然這一方式頻率利用率很高，但系統干擾增加很大，如采用的抗干擾措施不夠有效，可能對網絡質量產生較大影響，因此應謹慎使用。

　　(6)同心圓技術

　　同心圓技術就是將通常的小區分為外層(Overlay)和內層(Underlay)，外層的覆蓋范圍為傳統的蜂窩小區，而內層的覆蓋范圍則主要集中在基站附近。另外，內外層的頻率復用系數一般也不同，外層一般用4×3復用方式，而內層則采用更緊密的復用方式，如3×3、2×3或1×3等方式。根據同心圓的實現方式不同，可分為普通同心圓與智能雙層網(IUO)兩種，兩者的主要區別在于內層的發射功率與內外層的切換算法。普通同心圓內層的發射功率一般要低于外層，從而降低了同頻干擾，其內外層的切換一般是基于功率與距離的。而IUO內外層的發射功率是完全相同的，并基于C/I進行切換。普通同心圓對容量的提高約為10%-30%左右，提高量不大，IUO方式對容量提高相對較大，一般為20%-40%，并能在提高容量的基礎上保證通話質量。

　　(7)MRP方式

　　MRP方式就是將所有可用載頻分為幾組，每一組載頻作為獨立的一層，不同層的頻率采用不同的復用方式，頻率復用逐層緊密。為保證BCCH的安全，MRP中用于BCCH的載頻數應不少于12個。按TCH分組方法的不同，MRP又可分為嚴格的MRP與改進的MRP。